专利名称：立式超声外圆珩磨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种珩磨装置，特别是涉及一种立式超声外圆珩磨装置。
背景技术：
现代工业的自动控制系统中，对于电液伺服阀、液压阀、叶片调节器等的可靠性要求越来越高，而且对阀芯与阀套表面形貌也有较高的要求。目前对于这类零件主要通过磨
削等加工工艺来完成，而简单的磨削加工已经不能满足工业发展的需求，在磨削中添加超声振动可以大幅提高被加工件的加工表面质量。超声振动珩磨是超声振动切削在珩磨中的应用，具有珩磨力小、珩磨温度低、已加工表面质量和加工精度高等优点，可以解决普通珩磨过程中油石易堵塞、珩磨效率低等问题。根据外圆精密加工的实际需求，将超声振动应用于外圆珩磨加工中，不仅能对工件表面进行精整加工，而且还能在工件表面形成交叉网纹，这对于阀芯快速滑动时有良好的储油效果，保持良好的润滑性能，以提高可靠性与耐磨性。现在文献以及实际应用的超声珩磨装置，其结构大致有两种情况，如专利申请号为 20102067272L 4、200620031811. 9, 99108124. 2 和 201210047050. 6 的专利等超声珩
磨装置，其工作过程是将换能器产生的高频振动通过变幅杆将能量聚集后再传递到油石座，使油石磨粒产生超声振动用于加工，这种结构在超声珩磨装置的现有技术中，珩磨装置的结构复杂，更换油石困难，超声能量传动链长，传递过程中能量损失较大，特别是振幅衰减大，不利于工件加工。另一种是如专利申请号为201110202887. 9的专利，是在油石座上开槽后嵌入换能器，使油石产生纵向振动进而带动油石磨粒振动，这种结构对于油石座加工要求较高，特别是嵌入油石座内的换能器压电晶片无论制造多么精准，在产生的振动频率与振幅上都会差别，也就是说同一个珩磨头上的油石会产生不同的振动，这对于精密加工来说是致命的缺陷。还有专利申请号为201120090850. 7的专利，是一种由液压控制定心进给的外圆珩磨头，可以对被加工件的外圆表面进行精加工，这种结构珩磨头在加工中是旋转并做轴向往复运动的，而随珩磨头一起运动油石的径向进给由液压来控制，结构较为复杂，相关零件的制造精度要求很高，且更换油石困难。目前对于外圆珩磨装置的研究和介绍还比较少，如专利号为94228509. 3的专利，是针对细长轴外表面进行加工；这种结构适合于大型工件的外圆珩磨，不能实现小型圆柱体的加工且加工精度较低。
发明内容
本发明的立式超声外圆珩磨装置，克服了现有技术存在的不足，提供一种能使油石径向(横向)振动，使超声能量传动链变短，更换油石条快捷的立式珩磨外圆装置。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为
本发明的一种立式超声外圆珩磨装置，包括浮动机构、集流装置和珩磨头体，所述浮动机构内中心处设通孔，在所述通孔内设置有顶杆，所述浮动机构包括设置在顶杆外侧的固定环，所述浮动机构内设置有滑动套，所述滑动套位于所述固定环的外侧且所述滑动套与固定环之间安装有直线轴承，所述滑动套外侧设置有上拉弹簧，所述上拉弹簧的一端固定在浮动机构上，所述上拉弹簧的另一端连接有固定套，所述固定套固定在滑动套底部；
所述珩磨头体包括珩磨头内体和位于所述珩磨头内体外侧的珩磨头外体，所述珩磨头内体与所述滑动套底端连接，所述珩磨头外体与所述浮动机构底端连接；
所述珩磨头外体内底部与所述珩磨头内体外底部之间设有环楔套，所述环楔套内嵌装有压电晶片组，所述珩磨头内体下部的内壁上均匀固定有多个油石座，单个所述油石座均 固定有油石条。所述油石座上设顶脚，所述珩磨头内体上设置有与所述顶脚相匹配的槽孔，所述油石座的顶脚置于所述槽孔内，所述油石座两侧均设置有开口凹槽，所述油石座上环绕有环形弹簧，所述环形弹簧绕过所述开口凹槽并穿过珩磨头内体呈S型绕法将所述油石座绑靠在所述珩磨头内体壁上。所述油石座与油石座之间设置有导向块。所述压电晶片组整体呈喇叭状。所述环楔套通过密封粘圈固定在珩磨头外体内部。与现有技术相比本发明的有益效果为
一、本发明结构简单，传递效率高；与已有的外圆超声珩磨装置相比，本装置所能达到的加工精度明显提高，特别适于小型圆柱体外表面的精加工(如伺服阀的阀芯等)，而且可以用于机械中批量加工。二、本发明是基于功率超声珩磨的基础上提出的外圆超声珩磨装置，可以对各种不同材料的外圆表面进行精密和超精密加工，对机械产业起到了积极的推动作用，具有广阔的应用前景。三、本发明特别适用于直径较小的圆柱体的加工，并且能在圆柱体表面形成交叉网纹。
图I为立式超声外圆珩磨装置的结构示意图。图2为图I中A-A的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图I和图2所示，一种立式超声外圆珩磨装置，包括浮动机构I、集流装置2和珩磨头体，该装置与机床主轴相连接，其中集流装置2带有三个轴承，能把超声信号通过导线引到随主轴同步旋转的喇叭形压电晶片组12上；浮动机构I内中心处设通孔，在浮动机构I在通孔内设置有顶杆3，浮动机构I包括设置在顶杆3外侧的固定环18，浮动机构I内设置有滑动套6，滑动套6位于固定环18的外侧且滑动套6与固定环18之间安装有直线轴承4，滑动套6外侧设置有上拉弹簧5，上拉弹簧5的一端固定在浮动机构I上，上拉弹簧5的另一端连接有固定套7，固定套7固定在滑动套6底部，顶杆3可使滑动套6向下移动，在解除顶杆3压力作用后上拉弹簧5可使滑动套6向上复位。珩磨头体包括珩磨头内体9和位于珩磨头内体9外侧的珩磨头外体8，珩磨头内体9与滑动套6底端连接，珩磨头外体8与浮动机构I底端连接；
珩磨头外体8内底部与珩磨头内体9外底部之间设有环楔套11，环楔套11内嵌装有压电晶片组12，压电晶片组12整体呈喇叭状，压电晶片组12与环楔套11通过螺栓16固定，环楔套11通过密封粘圈13固定在珩磨头外体8内部，珩磨头内体9下部的内壁上均匀固定有三个个油石座10，单个油石座10均固定有油石条，油石座10与油石座10之间设 置有导向块17。油石座10上设顶脚101，珩磨头内体9上设置有与顶脚101相匹配的槽孔14，油石座10的顶脚101置于槽孔14内，油石座10两侧均设置有开口凹槽，油石座10上环绕有环形弹簧15，环形弹簧15绕过开口凹槽并穿过珩磨头内体8呈S型绕法将油石座10绑靠在珩磨头内体8壁上。被加工工件从珩磨头下端的油石条与导向条17围成的中心孔穿入，珩磨头体随机床主轴旋转并做轴向往复运动，当顶杆3受到压力后推动滑动套6向下移动，因动滑动套6上端通过直线轴承10与浮动机构I固定，保证了滑动套6沿中心孔的轴线向下移动，同时也能保证与其固定的珩磨头内体9向下沿中心孔的轴线移动的精确性，为提高加工精度的提供了保证，珩磨头内体9上的槽孔14通过顶脚101轴向固定的油石座10也随着向下移动，并带动油石座10的顶脚101在环楔套11内表面上滑动，因环楔套11被密封粘圈13固定在珩磨头外体8内部，且环楔套11内壁是向内收缩的，故油石条随油石座10向下移动的过程中会收缩并靠近工件外表面；同时环楔套11的下端由螺栓16固定喇叭状压电晶片组12，压电晶片组12接通超声电源后产生的轴向超声振动能够传递到环楔套11上，这种方式能量传递效率高，且能有效地保证环形压电晶片组12产生的超声振动均匀地被分配到环楔套11上面，从而使得环楔套11各位置的振动均匀一致，环楔套11的上端边缘处于节点位置，使得不会与珩磨头外体8发生振动碰撞；环楔套11的同步一致的超声振动通过顶脚101传递给到油石座10，使油石条产生轴向振动并作用于工件表面；这样，具有振动的油石条围绕工件表面旋转并往复运动完成对工件外表面的超声珩磨。应用该装置加工不锈钢圆柱体后，柱体表面网纹清晰，没有金属撕裂、金属折叠等缺，且在2mm长度内，珩磨网纹的沟槽深度大于2 μ m的沟槽数大于五个；当表面截距c =
Iμ m时柱体表面轮廓支承长度率tp值达到60%以上，总之珩磨后的工件表面质量远远大于其它加工手段所获得的表面质量。综合上述，本发明实施例具有如下优点
一、本发明结构简单，传递效率高；与已有的外圆超声珩磨装置相比，本装置所能达到的加工精度明显提高，特别适于小型圆柱体外表面的精加工(如伺服阀的阀芯等)，而且可以用于机械中批量加工。
二、本发明是基于功率超声珩磨的基础上提出的外圆超声珩磨装置，可以对各种不同材料的外圆表面进行精密和超精密加工，对机械产业起到了积极的推动作用，具有广阔的应用前景。三、本发明特别适用于直径较小 的圆柱体的加工，并且能在圆柱体表面形成交叉网纹。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种立式超声外圆珩磨装置，包括浮动机构、集流装置和珩磨头体，所述浮动机构内中心处设通孔，在所述通孔内设置有顶杆，其特征在于所述浮动机构包括设置在顶杆外侧的固定环，所述浮动机构内设置有滑动套，所述滑动套位于所述固定环的外侧且所述滑动套与固定环之间安装有直线轴承，所述滑动套外侧设置有上拉弹簧，所述上拉弹簧的一端固定在浮动机构上，所述上拉弹簧的另一端连接有固定套，所述固定套固定在滑动套底部; 所述珩磨头体包括珩磨头内体和位于所述珩磨头内体外侧的珩磨头外体，所述珩磨头内体与所述滑动套底端连接，所述珩磨头外体与所述浮动机构底端连接； 所述珩磨头外体内底部与所述珩磨头内体外底部之间设有环楔套，所述环楔套内嵌装有压电晶片组，所述珩磨头内体下部的内壁上均匀固定有多个油石座，单个所述油石座均固定有油石条。
2.如权利要求I所述的立式超声外圆珩磨装置，其特征在于所述油石座上设顶脚，所 述珩磨头内体上设置有与所述顶脚相匹配的槽孔，所述油石座的顶脚置于所述槽孔内，所述油石座两侧均设置有开口凹槽，所述油石座上环绕有环形弹簧，所述环形弹簧绕过所述开口凹槽并穿过珩磨头内体呈S型绕法将所述油石座绑靠在所述珩磨头内体壁上。
3.如权利要求2所述的立式超声外圆珩磨装置，其特征在于所述油石座与油石座之间设置有导向块。
4.如权利要求3所述的立式超声外圆珩磨装置，其特征在于所述压电晶片组整体呈喇叭状。
5.如权利要求4所述的立式超声外圆珩磨装置，其特征在于所述环楔套通过密封粘圈固定在珩磨头外体内部。
全文摘要
本发明公开了一种珩磨装置，特别是公开了一种立式超声外圆珩磨装置，包括浮动机构、集流装置和珩磨头体，浮动机构包括设置在顶杆外侧的固定环，浮动机构内设置有滑动套，滑动套位于固定环的外侧且滑动套与固定环之间安装有直线轴承，滑动套外侧设置有上拉弹簧，珩磨头体包括珩磨头内体和珩磨头外体，珩磨头外体内底部与珩磨头内体外底部之间设有环楔套，环楔套内嵌装有压电晶片组，珩磨头内体下部的内壁上均匀固定有多个油石座，单个油石座均固定有油石条；本发明为能使油石径向(横向)振动的立式珩磨外圆装置，使超声能量传动链变短，更换油石条快捷，特别适用于直径较小的圆柱体的加工，并且能在圆柱体表面形成交叉网纹。
文档编号B24B33/04GK102909645SQ201210416459
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月27日 优先权日2012年10月27日
发明者成全, 王建青, 祝锡晶, 邵云鹏, 刘国东, 张小强, 王静 申请人:中北大学